An Approach to Semantic Mapping using Product Ontology for CPC Environment

CPC ^{환경을 위한} Product ^{온톨로지 기 반 의미 공유 접근법}

김경영

*, 서효원**

*학생회원, KAIST

**종신회원, KAIST - 논문투고일 : 2003. 09. 24 -심사완료일: 2003. 12. 23

An Approach to Semantic Mapping using Product Ontology for CPC Environment

Kim, K.-Y. * and Suh, H.-W. **

ABSTRACT

This paper introduces an approach to semantic mapping using Product ontology for CPC environ­

ment. In CPC environment, it is necessary that the participants in a product life cycle should share the same understanding about the semantic of product terms. For example, they should know that although 'COMPONENT' and ITEM' are different word-expressions, they could have the same meaning. In order to handle such terms in the information system, it is desirable that the system automatically rec­

ognizes that the terms have the same semantics. Serving this purpose, we described an ontology design methodology using first order logic, knowledge interchange format, and knowledge engineering pro­

cess. In our approach, we investigated domain knowledge of the Bill Of Material, and then designed Product ontology of it. Based on the ontology, we described syntactic translation, semantic translation, and semantic mapping procedure with an example.

Key words : First order logic, KIF, Ontology, Semantic mapping, product ontology, Information sharing, CPC

1

^{.서 론}

제품설겨】,엔지니어링, 생산, 구매, 판매, 마케팅, 현 장 서비스 등의 제품의 라이프 사이클 단계들을Wfeb으 로 결합시키는 CPC(Collaborative Product Commerce) 환경에서 제품, 프로세스 조직 관련 정보의 공유 및 교환은 필수 요건이다D 이러한 정보들은 사용자들 간에 동일한의미(semantic)로 이해되어야 하나, 동일 한 의미를 다양한 어휘를 사용하여 나타내는경우가 많다. 예를 들어, 기업 A에서 원자재로부터 가공된 부 품을표현하기 위해 component를 사용할때,다른기 업에서는 동일한 부품에 대해 item이라는 어휘를 사 용할수 있다. 이 경우 제품 정보를 공유할때 이들이 다른어휘로 표현되어 있다는 이유로 동일한부품으 로 인식되지 못할수 있다. 이러한 문제는제품 라이 프 사이클에 연관된 정보시스템 간의 통합을어렵게 만든다.

본 연구는 이러한 문제를 해결하기 위해 온톨로지 를 이용한 접근방안을 제시한다. 즉,부품 정보에 대 한 온톨로지를구성 하여 이를 바탕으로서로다른 용 어로 표현된 부품들을 semantic mapping을 통해 제 품정 보 공유가 용이하도록 하는 방법 이다.

Fig. 1은 본 연구의 접근 방안의 순차적 절차를 보 여주고 있다. 제품정보 공유를 위해서는 먼저 domain knowledge를파악하여 knowledge engineering 과정에 서 이를 논리 언어로 표현하여 온톨로지로 디자인해 야 한다. 이러한 온톨로지를 기반으로 semantic mapping을 통해 제품정보 공유를실현하게 되는 것 이다.

이와 같은 절차에 따라,이 논문에서는 온톨로지 디 자인의 기본 요소인 first order logic, KIF(Knowledge Interchange Format) 등을 소개하고, 온톨로지 개요 및 knowledge engineering 과정을 기술한다. Knowledge engineering 과정에서는, 본 논문에서 선택한 BOM 구조지식을 KIF를 이용한 Product 온톨로지로 디자인 하는 절차를 기술한다.나아•가, Product 온톨로지를 바 탕으로 semantic mapping과 정보 공유를 위한 예제 를 서술한다.

192

CPC 환경을 위한 Product온톨로지기반 의미 공유접근법 193

Fig. 1.

Implementation procedure for the parts information sharing.

본 논문의 구성은 다음과 같다. 2장에서는 본 연구 와 관련된 기존 연구 내용을서술한다. 3^{장에서는 온} 톨로지 디자인에 필요한 기본 요소와 절차, 방법을 기술하고, 이에 따라 Product 온톨로지를 디자인한 다. 4장에서는 Product 온톨로지 ^기반의 semantic mappin응의 방법을 제시한다. 5장에서는 semantic mapping 응용 예제를서술한다.

2.

^{관련 연구}

제품정보의 온톨로지 표현에 관한연구로는TWIST project 그룹의 연구口와 TOVE project。〕가 있고, semantic mapping에 관한 연구로는 PSL project141, Lukasz의 연구

旳

등이 있다. 본 논문은 위 관련 연구 들에서 보완되고 해결되어야 할 부분에 주제의 초점 을 맞추고 있다.

TWIST project 그룹 연구의 주제는, 자연과학과 공 학에 관련된 애플리케이션을 개발하기 위한 기본개 념과 방법을연구하는 것이다. 이 연구는 방대한스케 일의 온톨로지의 경우그 실용적인 사용에 있어 실패 한 점을 지적하고, 이에 대한해결책을 제시하였다.

즉, 대규모 온톨로지를 효과적으로 구성하기 위하여, 도메인 지식을 작게 분해하여 이에 대응하는 온톨로 지를 개발한 뒤 결합하는 모듈방식을 사용하였다.

TWIST project 연구는 열전달 등의 physical system

을표현할 수 있는 개념들을 온톨로지로 디자인하였 으나, 상대적으로 BOM정보를 표현할 수 있는 개념과 어휘는 부족하다.엄밀히 말하면, TWIST에서 정의한 온톨로지는 제품정보를 표현하기 위한 것은 아니며, 오히려 이를 참고하여 Product 온톨로지를 디자인할 수 있다고 생각된다.

TOVE(The Ibronto Virtual Enterprise) project^- 기업 모델링을 위한 통합된 온톨로지의 개발을 제안 하였다. 즉, 온톨로지를 이용하여 기업 간에 보다 효 과적인 의사소통과 비즈니스 통합을 가능하게 하는 term과definition을 제공하고자 하였다. TOVE project 역시, BOM 등의 제품정보를표현하기 위한 온톨로지 를 정의하지 않았으며, 파트간의 부모, 자식 관계의 간단한 구조만을 표현할 수 있다.

NIST(National Institute of Standards and Technology) 가 관장하는 PSL project는 제조도메 인에서의 프로세 스 정보공유를목적으로 한다. PSL은ISO18629로서 표준화가 진행중이며 제조, 설계 프로세스를 묘사하 기 위한 어휘를 온톨로지로디자인하였다. 또한, NIST 는 PSL 온톨로지를 이용하여 ProCAP process modeling tool과 ILOG Scheduler사이의 프로세스 정 보 공유사례를제시하였다'"그러나, PSL project의 경우 어휘 간의 의미 자동 매핑에 대한방향^은 제시 하고 있으나, 그구체적인 접근법은 제시하고 있지 못 하다.

한편, Lukasz 등은 도메인의 정보를 표현한 stand­

alone XML^{문서 사이에서} XML 태그의 구조와 machine learning, XMapper, DataSqueezer ^알고리즘 을 이용하여 semantic mapping 방안을 제시하였다.

이 연구는, 구체적인 semantic mapping 방안이 언급 되었으나 방법의 특성 상 완벽한의미매핑을 보장하 지 못한다. 온톨로지를 이용한다면 개념이 공통적으 로 표현된 부분에 한해서 완벽한 의미매핑을 구현할 수 있다.

본 논문은 위에서 열거한 문제점들을 보완하여 Product 도메인 지식을 체계적인 방법론을 통하여 온 톨로지로구성하고 나아가 어휘 간의 자동 의미매핑 에 대한 방안을 제안한다.

3. Product

^{온톨로지 디자인}

3.1 Product

온톨로지 표현 언어

본 연구에서는 semantic mapping을 위한 Product 온톨로지 표현언어로 First order logic과 KIF를사용 하였다.

한국CAD/CAM학회 논문집 제 9 권 제 3 호 2004년 9월

지식 표현 언어 중의 하나인 first order logic은 실 세계를 object들의 집합체로 표현하는 방법이다.

Object들을 구별 가능하게 하는 것은 property이며 first order logic은 ^실세계의 사실(fact)을 object와 property, 그리고 o切ecl간의 관계 (relation)를 바탕으로 표현한다

间

. 예를 들어, '"Squares neighboring the wumpus are smelly''라는 시실은 wumpus, square라 는 object들과 smelly라는 property, neighboring0]

는relation의 집합체로표현된다. 실세계가기본적으 로 object와 relation으로 이루어졌다고 보는 것은 어 떤 object에 대한 사실표현과 그것에 대한여러 가지 추론을가능하게 한다.

'고양이는 포유동물이다，란 사실을 first order logic 으로표현하면 다음과 같다.

、寸X

Cat(x) =)

Mammal(x)

V는 universal quantifier로서 변수전체에 대해 지 칭하여 'or all，의 의미를 갖는다. Cat은predicate로서 variable x가Cat이라는 의미를 부여한다. 일반적으로 predicate(a)[가는 "a is a 'predicate5 of b"의 ^형태로

읽는다. Function은 어떤 하나의 o切 ect를 지칭하게 되는 return value가 ^있는 relation이다• 예를 들어, LeftLegOf(John)은아m의 왼쪽다리，라는 object를 지칭하게 한다.n는 imply의 의미이며 전체적으로 위 문장은다음과 같이 자연어로풀어쓸수 있다.

For

all

x, ifx

is a

cat, then

x

is mammal.

또 다른 지식 표현 수단인 KIF는 다른 기종의 프로 그램 사이에서 지식 교환을 하기 위한 computer oriented language 이다

圆

. KIF는 first order logic 을 computation환경에서 사용 가능하도록 그 표현을 정 형화시킨 것이다.

KIF는 first order logic에 대한 prefix notation으로 서, KIF에서의 변수표현은 prefix인 ?로시작한다. 또 sentence간의 연결은 =>,《=, 台 operators. 표현한다.

Rrm간의 동일성 (©quality)은 그relation으로 정의 된다.

Relation은constant 표시하는데 predicate symbol과 object들의 관계를 표시하는 term의 두 가지 역할을 한다. Function은 relation의 특수한 경우인데, N개의 argument를 가진 function은 N+1개의 argument# 가진 relation과 동일하다. 즉,relation에 있어서 N+1 번째의 argument가 그 function의 함수값과 동일한 것이다.

Definition^ function^- 선언하는 deffunction, object를 선언하는

dejbbject, relation

을 선언하는 defrelation 등의 operator를 통해 표현된다.

고양이가 포유동물이란 사실을 KIF로 표현하면 다 음과 같다.

forall (?x)

(=그

(cat

?尤)

(mammal ?x))

3.2

온톨로지개념

이 장에서 Prod나ct 온톨로지 디자인과 관련하여 온 톨로지 기본 개념에 대해 정리한다. 일반적으로 온톨 로지는 존재하는 것과그것의 기본적인 범주를 연구 하는 학문으로 정의한다.온톨로지는분야에 따라조 금씩 다르게 정의되는 데, 인공지능 및 지식표현 분 야에서 널리 쓰이는 온톨로지의 정의는 Grubei•〔이가 제시한 것이다. 그의 정의에 따르면, 온톨로지는 개 념화(conceptualization)에 대한 명시적인 명세사항 (specification)이다. 즉, 암묵적인 지식을 명시화시켜 정형화된 표현으로 서술하고 있다는 것이다. 일반적 으로, 철학적인 관점에서의 온톨로지는 세계의 특정 시각을설명하는 분류/범주(categories) 시스템이며, AI 분야에서의 온톨로지는 특정 실체를 기술하기 위해 사용되는 어휘집과 어휘집의 단어의 의미에 관한 명 시적인 가정으로구성된 공학적 가공물이다.

온톨로지를 구성하는 기본 요소에는 다음과 같은 것들이 있다叫

0:

=

{C, R, Hc

,

r기,

AJ

C, R:

concept, relation.

Hc

:

concept hierarchy 또는

taxonomy.

Ff

으

CXC.

H

C

(C1, C2，)는 Cl

이

C2

의

wbconcept

임을 의미 한다

rel: function. R(C1,

C2)

등의

형태로표현한다、 A

o: axiom.

Fig. 2는온톨로지 요소들의 구체적 의미를설명하 기 위한 간단한 예제이다. Fig. 2의 비정형적인 표현 은4"Employee work at organization"이다.

C:= [xh x2

,

x3}

R:=

{x

4}

Hc(x2, Xj)

X4(X2

,

X3)

L

c

= I^Person",

^Employee", Organization,>

}

LR

=

{“work at

organization

>,j

F(>1 Person') =

xt

F(

(<

Employee

r,)

=

为

F( u

Organization

,f

)= 为

한국CAD/CAM학회 논문집 제9 권 저]3 호 2004^년 9월

CPC 환경을 위한 Product 온톨로지기반 의미공유 접근법 195

Fig. 2.

Example: Instantiate Ontology Structure.

Fig. 3.

Domain knowledge: Part type, structure, quantity.

End producKP)

Component part(C), Material(M) Assembly(A)

—a Structural relationship

G("work

at org끼liwtion'')

=

x4

위에서 concept은 %i, x2, 尤3이며, relalion은 尤4이다.

况

_{2가 尤1의} subconcept이다，라는 taxonomy가 설정되어 있으며, lexicon set(instance)은 ^匕；와 &이다. 또한, function F와

G는 lexicorr들을

온톨로지의 concept과 relation으_로 매핑시키고 있다. 이를 통하여 'Employee 는 Person 의 subconcept\ "Employee work at organization'이라는 지식이 표현되고 있다、Axiom이 란 자명한 것이라고 생각되는 명제, 즉 증명을 요하지 않는 명확한 명제로서 이 axiom을 바탕으로다른 명 제들이 도출된다. 이러한 추론에 사용되는 Axiom은 다음과 같이 first order logic

梦

로 표현될 수있다.

(

Vx) (Employee(x))

=>

(Person(x))

3.3 Knowledge engineering

Knowledge engineering은 도메인 지식을 정형화된 온톨로지로 구성하는 과정이다. 본 논문에서는 Knowledge engineering을온톨로지 디자인과 동의어 로 사용한다. 지식 엔지니어는온톨로지 디자인 시, 주 요한 O可ect들과Relatioir을 표현하기 위하여 도메인 지식을 충분히 이해하고 있어야 한다. 또한, knowledge를 표현할 수 있는 언어와 이에 따른 inference procedure# 정확히 이해하고 있어야 한다.

온톨로지를구축하기 위한 하나의 방법론으로서 다음 의 다섯 단계를 제시한다.본 논문에서는 각 단계에서 BOM정보를 Product 온톨로지로 디자인한다.

3.3.1 도메인 지식 이해

이 단계는지식을 표현하기 위하여 어떤 object들과 fact를 다루어야 하는가를 결정하는 과정이며 Knowledge engineering 작업의 성공여부를 결정짓는 중요한단계이다.본 연구에서 예제를 위하여 선택한 도메인 지식은 BOM에 관한 것이다. Fig. 3, 4의 BOM을 보면, end product, component part, material,

Fig. 4.

Domain knowledge: Part version & Part View.

assembly ^등이 part structure와 수량관계, version, view로 표현되어 있다.

온톨로지를 디자인하기 위하여 이해된 지식은 다음 과 같다.

- End product, component, material, assembly 는 part이다.

- End product는 component, assembly등의 결합체 로서 최종적인 완성 part; component part는 raw material로부터 가공된 part; material은component 로가공하기 위한 원자재; assembly는 component 가 두 개 이상 결합된 part를말한다.

-Part간에는parent, child의 구조적 관계가 있다.

-구조적 관계에는 수량정보가포함된다.

- Component는두 개 이상이 조립 되어 assembly가 되 거나, end product에 바로 포함될 수 있다.

-Part는 여러 version과 engineering view, manu­

facturing view의 view를 가진다.

- BOM 정보에서 ^하나의 part는 part id, version, view가 모두고려되어 식별된다.

이 과정에서, Product 온톨로지 디자인을 위하여 'part', "end product', 'component part', 'material', 'assembly5, 'version', "view5 등의 object# 결정하고, 지녀야 할 property를 파악하였다. 또한, part structure 를 표현하기 위하여 0ibPartOf'등의 此lation을 고려 하였다.

이처럼 Object, property, relation을 어휘로서 명시

한국CAD/CAM학회 논문집 제 9 권 제 3 호 2004년 9월

화하는 과정은 도메인 지식에 관한깊은 이해를 요구 한다.

3.3.2 Predicate, function, constant 어휘 결정 이 단계는 위에서 선택된 어휘들을 온톨로지에서 사용할logic레벨의 어휘들로 변환하는 단계이다. 예 를 들어 Product 온톨로지를 디자인함에 있어, i旭rt，

라는어휘가constant인가,function인가, 혹은relation 인가를 결정하여야 한다. Knowledge engineering의 첫 단계와 이 단계를 합하여 ontological engineering 이라한다〔이.

Product 온톨로지에서 사용될 vocabulary는 다음과

같다. 여기서 primitive lexicon은온톨로지 디자인 시 정의되는가장기초적인 term들을 말하며, 의미를 부 여하기 위하여 관련 axiom이 함께 선언되어야 한다.

Defined lexicon은 primitive lexicon을 이용하여 정의 된 어휘들을의미한다.

<Primitive lexicon그

• relation

(part

?p)

(subPartOf ?pl ?p2)

(subPartQuantity ?pl ?p2

integer) (hasVersionNo ?p

float)

〈Primitive lexicon〉

ip K】F：(part ?p)

Relation It^brmal description

Part Part는 end product, assenbly, component, raw material을 舍칭 하는term이다. Product 은분로 지예서거이모든 reMon이 anzummt가 되는 가장 기主적인term이다.

；"Part

?p float!?vl))) vlewQ 몽하여구변뒨 젓은 pm이다.” sensHon inKIF： fsubParT。?p2)

Relation Arguments Informaldescription

subPartOf part, part subPartOf는 part의 parent, chM관걬성욨 지정한다.

; •어먼舞如缅瞄가 되지 못한다.”

'JJcfined tcxicon>

< )rawMaterial

t epresentatien in K1F： (rtiwMateHal 卻

Helatian Arauments Ii^oimal description

raw-

Material part

RawMateHal은 인반적P■로in-house part-8- 제작하는 藉 사용되는 원자만한가.RawMaterial이 가긍되어 component 된다. 有rt siruc-wrciree에서 가장 하위의 leaf이며육, subpar母 가지직 앙 는 partS 말한다.

BOM예서 수량검보。지정하는 term이므로 axiom* 기슴하지않는다.

Funaion Artniments iriformaldescrintion

sd)Fart-

Quantity part, part integer subPartQuamhy는child partl°l parentparti? 구성하는 pari중의 하나 일 뎌. :1 child oarU의개수융맙한다.

KIF； (hasVersionNo?p float)

®hasVersionNo Representationin

Fig. 5.

Product Ontology: Primitive lexicons & its axioms, Defined Lexicons & its definitions.

® componentParl

Reprwsenttitiart in K】F：知，nponenf/hrr?p)

Relatum Arguments li^nrmal description

airnponent-Pait pan

ComponemPm는RawMaterial노•부디 가공된 pan 15-말한다 Pan structure rrte에서 가상 하이의 W가 아니 par燦 愛하며, componentPari는 하나 또는 n 이싱의paHti의 지합翅이다.

nentlaart(?p) ：*

郭

?!>»)))

臨遂霊濫湖in K【F： (Msft 砰

Relation Arguments hformal descripiion

hasi

*

art part pmt hasPant： paimtpart가childpart* sub pan^. 가지.：l 있A金 단한다. hwPart는 subPanOf의 여판개이다.

(subFartQj

한국CAD/CAM학회 논문집 제 9 권 제3 호 2004년 9월

CPC 환경을위한 Product 온톨로지 기반의미공유접근법 197

(view ?v) (hasView

?p

?v)

(characterizedPartOf ?pl ?p

float

?v)

• constant

engineeringview, manufacturingview

<Defined lexicon>

• relation (rawMaterial ?p)

(componentPart

?p) (assembly ?p)

(endProduct

?p) (hasPart

?pl ?p2)

333 결정된 어휘에 대한axiom 부여

이제 위 단계에서 결정된 온톨로지의 어휘들에 대 해 axiom을 기술해야 한다. 이는 두 가지 의미를 지 닌다. 첫째, axiom에 의해 term들은보다 정 확한의 미 를지니게 되고, 이로 인해 사람은 그 의미해석을 일 관되게 할수 있다. 예를들어，배'라는단어는그의 미를 한정짓는 axiom에 의해 그것이 사람의 거H인가 아니면, 교통수단으로서의 배인가를판별할수 있다.

둘째, axiom을 이용하여 추론을 할 수 있다.

Product 온톨로지에서 기술하는primitive lexicon의 axiom과 defined lexicon의 definition들은 Fig. 5와 같다. 각 axiom과 definition-^ KIM 기술되었으며 아울러 어휘의 기술표기(예. 所酒의 기술표기: (part

?力)와 argument(예.

(part

.少

丿

에서 argument는 ?p), informal description을 함께 정리하였다.

334 Knowledge base^에 특정지식 입 력

위 단계까지 결정된 어휘들을 사용하여 KB (knowledge base) 에 atomic sentenced 입력한다.

Atomic sentenced 선언된 자체로 참값을 지닌다.

Product 온톨로지에 관련하여 다음과 같은 atomic sentence들을선언한다.

(part

PI)

(part

P2)

(part

P3)

(subPartOfP2

Pl) (subPartOfP3p2)

위는 세 개 part사이의 간단한 구조관계를 나타내고 얏1다. 그 의미는 Tl, P2, P3는 part이며, P2는 P1 의 subpart이고, P3는P2의 subpart이

匸

F가 된다.

3.3.5 질의를 통한 지식 주론

우리가 얻고자 하는 지식을 유도해내기 위하여 axiom과 위에서 입력된 사실들에 기반 하여 주론을 행하는 과정을말한다. 예를 들어, P1 이 P2라는 부품 을갖고 있는지, 그리고P3가 P1 이란부품을갖고 있 는지를 알아내기 위해, 다음과같이 product KB에 질 의를 행하면 각각yes, no라는대답을 얻을 수 있다.

ASK(KB,

hasPart(Pl,

P2))

: yes

ASK(KB,

hasPart(P3, Pl)) : no

4. Semantic mapping

4.1 Semantic mapping

^개요

본 장에서는온톨로지에 기반한 semantic mapping 을 서술한다. 본 연구에서의 semantic mapping은 NIST에서 개발한 PSL 온톨로지의 방법을 기반으로 하고 있으며, Product 온톨로지를 이용하여 그 m叩ping과정을보다 명확히 기술한다.

온톨로지 기반 semantic mapping의 기본 개념은 다음과 같다.

① 온톨로지 디자이너는 자사의 BOM 정보 표현 온톨로지를 표준 온톨로지의 primitive lexicon 과axiom을 사용하여 디자인한다.경우에 따라 서,primitive lexicon뿐만 아니라defined lexicon 까지 이용하여 디자인 가능하다. 또한, primitive lexicon을 활용하여 자사에 적합한 새로운 defined lexicon을 정의할수도 있다.

② 표준 온톨로지를 바탕으로 정의된 임의의 두 회 사의 BOM 온톨로지는 정형화된 의미구조 (Product 온톨로지의 axiom과definition을의미) 에 따라의미매핑이 가능하다.의미매핑은 각회 사에서 정의한defined lexicon 레벨의 어휘쌍에 서 이루어진다.

본 연구에서는 표준 온톨로지를 Product 온톨로지 라고 가정한다. Product 정보가 semantic mapping되 는 과정은 크게 semantic translation과 syntactic translation의 두 가지 절차로 나뉜다.

Fig. 6은 본 논문에서 선택한 semantic mapping 예제 어휘를 보여주고 있다. 즉,예제에서 item 어휘 는 표준온톨로지에서 그 의미를 정의한 어휘인 comp이lentPart를 거쳐 uniPart 어휘로 의미매핑된다.

Fig. 7이 의미하는 바는 애플리케이션 A의 고유 어 휘가Product 온톨로지에서 정의한 표준 어휘로 변환 된 후 다시 B의 어휘로 m叩ping되는 것이다. Fig. 7

한국CAD/CAM학회 논문집 제 9 권 제3 ^호 2004년 9월

Fig.

^6. Terms for semantic mapping example.

on product mapping overview based

Fig. 7.

Semantic ontology.

에서 A 애플리케이션의 온톨로지와B 애플리케이션의 온톨로지가 겹친 부분은 A, B 양 온톨로지가 같은개 념을 표현하고 있는 부분에 대해서만 semantic mapping이 가능하다는 것을 의미하고 있다. 예를 들 어 A애플리케이션이 온톨로지에서 자동차라는 개념 과 의미를 표현한 반면, B애플리케이션은자동차라는 개념과 의미를 정의해 놓지 않았다면 자동차 개념에 대해서는 의미매핑이 불가능하다.

4.2 Syntactic translation

Semantic mapping을 위해서는 A애플리케이션에서 product 온톨로지로 전달되는 정보가KIF형태일 필요 가 있다. 이를 위해 정보를 KIF형태로 변환하는 과정 을 syntactic mmskHion이라 한다. 예를들어 A애플리 케이션의 프로그래밍 logic 상에서 다음과 같은코드 가 사용된다고 가정한다.

litem:

pump(x)}

위의 형태는 syntactic tran이ation울 거쳐 다음과 같 은KIF 형태로 변환 가능하다.

(forall

(?p) (=그

(pump

?p)

(item ?p)))

Syntactic translator는 애플리케이션의 특성을 반영 하여 개별적으로 개발되어야 한다.

Fig. 8.

Definitions referred to semantic mapping.

Term of A卬 A

=?

standard tom

(prodjct otology) Tenn of 枷B

item uniPart

(fcdl 項 (tttdatiai ；=

(and (pat ?p) (rex (rawAtarial 湖 Wl (assmUy ?p)) (not lailftuirt ：搦))}

(fa뀄 (如)

(d血蹄m caipnaitRirt(?p)

(and(inrt '抑 (in (^Material 勒 g lasurHy *))) (not (endftudrt ?p)圳

<icrrf]如) ('dire场 cn u必切if本)：=

(aM (m ((ni ((e曲s ('：狀)

(and iljiiit 为) («fft 韧 (sutfW ?pl 沏))) (nx ((adSs (?& 脾

(aid (part ‘加

gst轴

鱷瓣

(/=演彻))) (nd (iitt (的s i?p])

(and Gurt ?p) (part 知)

(峽儉出初沥泌

4.3 Semantic translation

Semantic translation은A애플리케이션의 어휘가 표 준어휘로 변환되고, 표준어휘가 B애플리케이션의 어 휘로 변환되는 과정을 말한다. 표준 온톨로지의 primitive lexicon 이상의 어휘로 정의된 각 온톨로지 의 defined lexicon들은 의미매핑 가능하다. 그 예는 Fig. 8과 같다.

詰아择과 uniPart^r A, B 애플리케이션에서 정의한 defined lexicon들이다. item 어휘는 product 온톨로지 의 primitive lexicon 수준의 semantic 뿐만 ^아니라, defined lexicon 수준의 把rm들을 이용하여 정의되었음 을 알 수 있다. item 정의는 product 온톨로지의 componentPart 어휘와 그 semantic이 완전히 일치하 고 있다.

B 온톨로지는 product 온톨로지의 primitive lexicon 수준까지의 어휘만을 사용하여 온톨로지를 디 자인하였음을 알 수 있다.

결과적으로, A 애플리케이션에서 B 애플리케이션으 로 함께 전달되는 atomic sentence들을 이용하여 item과 uniParl의 definition0)] 의한추론을 통하여 두 term이 동일하다는 결론을 얻을 수 있는 것이다. 이러 한 동일한 semantic 구조에 따라 semantic translation 이 가능하다.

4.4 Semantic mapping

절차

하나의 예를 통하여 semantic napping 절차를 서 술한다. Product 온톨로지 어휘를 이용하여 A, B 온 톨로지를 디자인하고, 각 애플리케이션에 KIF변환기 가 존재 한다고 가정한다. A 애플리케이션으로부터 B 애플리케이션으로 전달하고자 하는 정보는 다음과 같다.

한국CAD/CAM학회 논문집 제9 권 저]3호 2004년 9월

CPC 환경을 위한Product 온톨로지 기반의미 공유 접근법 199

(part Engine)

(partIgnitionCoil)

(part Copper)

(

subPartOf IgnitionCoilEngine)

(

subPartOfCopper

IgnitionCoil) (item

IgnitionCoil)

(forall

(?x) (=>

(IgnitionCoil

?x)

(item

?x)))

위는 A 애플리케이션의 정보가KIF변환기에 의하 여 syntactic translation을 거쳐 KIF로 표현된 형태 이다. 이 정보는 Product 온톨로지로 전달되고, 동일 한 의미구조를 통한 추론을 통해 item 어휘는 componentPart 어휘와 동일하다는 결론을얻는다. 따

라서 전달된 정보는 다음과•같이 변화된다」

(part

Engine)

(part

IgnitionCoil)

(part Copper)

(subPartOf IgnitionCoil

Engine)

(subPartOf Copper

IgnitionCoil)

(

componentPartIgnitionCoil)

(forall

(

?x)

(=>

(IgnitionCoil

?x)(componentPart

?x)))

위 정보는 다시 B 온톨로지로 전달되고추론을통 하여 componentPart는

uniPart^

같은 어휘라는 결론 을 얻는다. 따라서 정보는아래와같이 바뀐다.

(part

Engine)

(part IgnitionCoil)

(part

Copper)

(subPartOf

IgnitionCoilEngine)

(subPartOf

Copper

IgnitionCoil)

(uniPartIgnitionCoil)

(forall

(?.x) (=>

(IgnitionCoil

?x)

(uniPart ?x)))

위 정보를B애플리케이션의 고유문법으로 변환시 켜주는 syntactic tran아atiorr을 통해 B애플리케이션은 전달된 정보를 이용할 수 있게 된다.

Fig. 9는 semantic mapping 세부 절차를 나타낸 것 이다. 이 절차는 B애플리케이션이 KIF형태의 A애플 리케이션 BOM정보 파일을 받아 semantic mapping 처리를 통해 어휘변환을 하여 B애플리케이션 term의 K1F 파일을 생성하는것을나타내고 있다.

Fig. 9에서 Information file이란 BOM정보가 저 장된 KIF-formai-句e을 말한다. Information file scanning은 information "을 한 줄씩 프로세서 가 을4 어들이는 것을 말한다. 한 줄씩 스캐닝하면서 fM의

Fig. 9. Term replacing procedure.

끝이라면 실행 절차가종료하게 된다. 끝이 아닐 경 우, 현재 라인의 정보（BOM정보를 표현한 atomic sentence）7）- unknown term을 포함하고 있으면, semantic mapping 처리를 하게 된다, 처리과정은, 읽 어 들인 현재 라인의 atomic sentence의 argument수

（예. （part ?p）^에서 argument수는 1）와 같은 local definition을검색한다.

읽어 들인 atomic sentence의 argument를 검색된 local definition0!] ^{대입하면,} local definition의 정의를 만족하는지를 판단하는 과정에서 필요한 추가적인 atomic semence들을 information

庁

厄로부터 찾는다.

Argument 검색된 추가적인 atomic sememe들을 바 탕으로 local definitkm의 만족여부를판단하여 참일 경우 悅rm의 대치처리를 통하여 semantic mapping이 성립된다.

5. Semantic mapping

을 이용한 정보 공유 예제

본 장은 semantic mapping을 이용한 정보공유를 가상 시나리오를 통하여 서술한다.

5.1 BOM

정보 공유 예제 가정

BOM정보의 직관적 이해를 위하여 대상도메인을

"]구제작，으로정하였다. 예제의 가정은 다음과 같다.

①대상 도메인 : 가구 제조 도메인, 생산계획

② 대상 기업 : A의자제작회사, B의자제작회사

한국CAD/CAM학회 논문집 제 9 권 제 3 호 2004년 9월

③ 정보전달 : A의자제작회사 =>B의자제작회사

④ Semantic mapping0] 필요한 대상 기업의 term 은A회사의 rawMaterial이라는 term과日회사의 primitivePart라는 term이다. 각 회사의 나머지 term들은 Product 온톨로지 어휘들을 사용하고

Fig. 10.

시 나리 오: 의 자 분해도.

있다고 가정한다.

⑤ B0M정보 : Fig. 10, Fig. 11. Fig. 11에서 괄 호 안의 숫자는수량을 말한다.

5.2 BOM

정보 공유 절차

Fig. 12는 A사의 B0M정보이며, 하나의 KIF format file^{로 존재한다고} 가정하면, 이는 semantic mapping implementation 절차에서의 information file 을의미한다.

이제 A회사에서 B회사로의 정보전달 과정에서 rawMaterial에서 primitivePart로의 semantic mapping 을서술한다.Product 온톨로지를 기 반으로 B 온톨로 지에서 primitivePart의 의미가 다음과같이 정의되어 있다고가정한다.

(forall (?p)

(defrelation

primitivePart( ?p)

:=

(not ((exists (?pl)

(and

((subPartOf

?pl

?p)

(part

?p)

(part

?pl)))))

A회사의 rawMaterial의 경우표준온톨로지의 어휘 와 그 의미를그대로사용하고 있고(그렇게 가정함), B회사의 경우 rawMaterial에 대응하는 어휘로서 primitivePart# 사용하고 있다. 따라서 위의 정보공유 예제에서 어휘의 의미매핑 흐름은다음과 같다.

rawMaterial(A 어휘) mwMateiial(표준어휘)

=primitivePart(B^^/)

한국CAD/CAM학회 논문집 저]9 권 제3 호 2004년 9월

CPC 환경을 위한 Product 온톨로지기반 의미 공유 접근법 201

A애플리케이션에서 표준온톨로지 쪽으로 전달되 는정보는 위에서 Product 온톨로지의 기본어휘들을 써서 정의한 BOM정보 전부이다. A애플리케이션의 rawMaterial은 어휘의 표현이나 의미가 표준 온톨로 지와 완전히 동일하기 때문에 rawMaterial의 형태 그대로 B애플리케이션으로전달된다. 즉, 위의 예제 에서 정의한 BOM정보가 그대로 B애플리케이션으 로 전달된다. 이러한정보를 받아 B애플리케이션에 서는 semantic mapping implementation 절차대로 information 정보의 한 줄씩 semantic mapping처리를 한다. 예를 들어 （part 의자）와 같은 atomic sentence 의 경우, 日온톨로지도 동일한 part 어휘를 사용하고 있기 때문에, 별다른 semantic mapping 처리 없이 그 대로 B-term-KIF-forma너lie에 포함된다. 본 시나리오 에서 semantic mapping 예시를 위하여 사용한 rawMaterial의 경우, 대응하는 어휘를 추론하기 위한

다음의 처리가 진행된다. 먼저,

（

rawMaterial

오동나무）

를 읽어들이고, rawMaterial이 B온톨로지에서 정의되 지 않은 unknown term^이라는 결과에 따라 인자가 1 개인 B온톨로지의 definition들을 기준으로 semantic mapping작업을 수행한다. 이러한 definition중에서 rawMaterial에 대응하는 primitivePart의 의미가 日온 톨로지에 다음과 같이 정의되어 있었다.

（forall

（?p）

（

defrelation

primitivePart（ ?p）:=

（

not

（

（

exists （

?pl

）

（

and （（

part ?p）

（

part ?pl）

（subPartOf

?pl

?p

）

）

））

）

（rawMaterial 오동나무

） 문장으로부터 오동나무라 는 인자가 변수에 다음과 같이 대입된다.

?p = 오동나무

또한, A애플리케이션으로부터 전달된 information file에 포함된 atomic sentence들로부터 primitivePart definitional 참/거짓 판단에 필요한atomic sentence들 을 검색하게 된다. BOM정보에서 다음과 같은 atomic sentence들이 있었다.

（part 의자）

（

part

골격）

（

part

바닥판'）

（

part

못）

（

part

다리부）

（part

등받이부）

（part

연결지지대）

（

part

다리）

（

part 지지대

）

（part 등판）

（

part

등판지지대）

（

part

오동나무

）

（

subPartOf 골격a

의자

a

）

（

subPartOf

바닥판a 의자

a

）

（

subPartOf

의자

a

）

（

wbPartOf 등받이부

a

골격

a

）

（

subPartOf

다리부i 골격a）

（

subPartOf

연결지지대

a

골격

a

）

（

subPartOf

못b 골격a）

（

subPartOf

다리

ci

다리부a）

（

subPartOf

지지대a

다리부

a

）

（

subPartOf

다리부a）

（wbRmQf

등판a

등받이부a

）

（subPmQf 등판지지다

S 등받이부a）

（

subPartOf

등받이부a）

（

subPartOf

오동나무 등판

a

）

위 atomic sentence들을 기준으로 ?p

=

오동나무 로primitiveParL의 definition과 대응시켜 생각해보면,

and （（part ?p

）

（

part

?pl）

（subPartOf

?pl ?p）

）

의 경우 전체적으로 거짓이 된다. 왜냐하면 A애플리 케이션으로부터 전달된 BOM정보 중에 오동나무의 경우 하위 파트가 없기 때문이다. and의 경우 모두 참을 만족하여야 전체적으로 참이 되는데, 여기서는

（subPartOf ?pl ?p）을 참으로 만족하는 문장이 없으 므로 다음의 문장은 거짓이 된다.

（exists （?pl）

（and（（part ?p）

（part

?pl）

（

subPartOf

?p] ?p）

））

）

primitivePart의 정의에서 위 문장에 not을 붙여 참과 거짓을바꾸고 있으므로 not이 붙여진 상태에서 위 문 장은 참이 되며, 결과적으로 primitivePart의 정의를 참으로 만족하고 있는 것이 된다. 따라서 rawMaterial

한국CAD/CAM학회 논문집 제 9권 제3 ^호 2004년 9월

= primitivePart와 같다는 semantic mapping이 도줄 된 것이며, term의 대치처리를 통하여 다음과 같은 atomic sentence가 B-term-KDF-fonnat-file0]] 포함된다.

（

primitivePart 오동나무

）

6

^.결 론

본논문은 CPC환경에서 같은 의미이나 다르게 표기 된 어휘들의 semantic mapping을 위하여 온톨로지를 이용한 접근 방안을 소개하고온톨로지를 디자인하기 위 한 요소로서 first order logic, KIF, knowledge engineering 과정,추론 과정 등을 기술하였다. 이러한 것들은 BOM정보를 표현할 수 있는 'Product 온톨로 지'의 디자인을 통해 그 흐름이 설명되었다. 또한, product 온톨로지를 이용한semantic mapping에 기반 한 정보공유의 예제가 제시되었다.

모든 PPO（Product/Process/Organization）정보가온톨 로지에 기반하여 semantic mapping과 정보공유가 이 루어지려면 각 PPO정보에 대한 온톨로지가 개발되어 야 한다. 온톨로지 기반semantic mapping접근은 방대 한 양의 knowledge engineering 작업을 필요로 한다.

기업에서 사용되는 어휘의 의미가 정확히 정리되어야 하며, 또 이를 온톨로지로 표현하는 작업은 많은 시간 과 노력을 필요로 한다. 그러나, 한번 구축이 된다면 기업 어휘의 거의 완벽한의미적 매핑을 보장한다.

한편, Product 온톨로지의 실용성을 위해 part function decompostion에 관한 어휘나 STEP의 PDM 스키마에 구성되어 있는 B0M에 관한어휘를온톨로 지로 정의하여 포함시키는 것도 의미있는시도가 될 것이다.

참고문헌

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18시 9, 2002.

김 경 영

2002년 한양대 학교 산업공학과 학사 200皿년 KAIST 산업공학과 석사 2004년 현 LG정유 근무

서 효 원

1981년 연세대학교 기계공학과 학사 1983년 한국과학기술원 기계공학과 석사 1991년 West Virginia University 산업공

학과 박사

1983년〜1987년, 대우중공업 （주） 중앙연 구소 주임연구원

1992년〜1995년, 생산기술연구원 생산시 스템센터 수석연구원 1996년~현재, 한국과학기술원 산업공학과

교수

관심분야: Product Development Process Modeling Product Data Modeling Concurrent Engineering Methodo­

logy Computer-based Concurrent Engineering System

한국CAD/CAM학회 논문집 제 9 권 제3 호 2004년 9월